KR20190141367A - 승화전사 인쇄 기법 및 엠보싱 프레스를 이용하여 제조된 건축재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 승화전사 인쇄 기법 및 엠보싱 프레스를 이용한 건축재의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 문양이 인쇄된 전사 필름을 준비하는 단계(S1); 기재를 준비하는 단계(S2); 상기 기재 위에 상기 전사 필름과 엠보판을 순서대로 위치시키는 단계(S3); 가압 열처리하는 단계(S4); 상기 엠보판을 제거하는 단계(S5); 및 상기 전사 필름을 박리하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 건축재는 승화전사 인쇄 기법 및 엠보싱 프레스를 이용하여 제조되었기 때문에, 공정이 간단하면서 선명성, 사실감 및 입체감과 표면물성이 우수한 인쇄층을 가질 수 있다. 특히 본 발명에 따라 제조된 건축재는 엠보 표면으로 인하여 표면 샌딩 공정과 폴리싱 공정을 생략할 수 있다.

Description

승화전사 인쇄 기법 및 엠보싱 프레스를 이용하여 제조된 건축재 및 이의 제조방법{ARCHITECTURE BOARD MANUFACTURED BY USING SUBLIMATION PRINTING AND EMBOSSING PRESS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 건축재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 승화 전사 인쇄 기법 및 엠보싱 프레스기를 이용하여 공정이 간단하면서 선명성, 사실감 및 입체감과 표면물성이 우수한 인쇄 층을 갖는 건축재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 생활수준이 높아지고 주거생활 환경이 개선되면서 건축재의 다양한 패턴 및 고급스러운 인테리어성을 요구하는 목소리가 커지고 있는 실정이다. 특히 아크릴수지, 불포화 에스테르수지, 에폭시수지 또는 이들의 혼합물 수지의 인조석 건축재는 건축 내, 외장재뿐만 아니라 바닥재, 가구, 주방가구 등에도 사용되고 있기 때문에 다양한 기능성과 장식성에 더하여 강화된 표면물성이 요구되고 있다.
일반적으로 사용되는 아크릴수지의 대표격인 PMMA계 건축재에 무늬를 부여하는 방법은 다음과 같다. 먼저 PMMA를 주원료로 하여 첨가제, 촉진제, 가교제, 경화제, 커플링제, 반응조절제, 소포제와 색상과 무늬를 형성하기 위해서 컬러 토너(Color Toner)를 넣어서 PMMA 형상을 제조한 후, 이를 분쇄하여 칩을 제조한다. 이어서 제조된 칩을 다시 색상이 있는 PMMA 형상을 제조할 때 넣어서 다양한 무늬를 부여한다.
그러나 칩 제조의 생산공정이 복잡하며, PMMA 형상을 이용한 인조대리석 완제품의 다양한 색상 및 이미지를 표현하기 위해서는 각 디자인에 맞는 다수의 칩을 제조해야 하고, 다양한 무늬를 나타낼 수 없는 단점이 있다.
또한, 종래 방법으로 PMMA 형상을 이용한 인조대리석을 제조시에는 표면의 평활도와 광택, 일정한 두께를 나타내기 위해서 표면의 샌딩 및 폴리싱 과정을 거쳐야 한다. 이 방법은 샌딩 및 폴리싱 과정을 4번 이상 거쳐야 하므로, 샌딩 페이퍼 등의 소모품 비용과 분진 및 소음으로 인한 환경 오염을 방지하기 위한 비용이 발생할 뿐 아니라 제조된 인조석의 표면이 약한 문제가 있다. 또한, 일정한 색상을 맞추기 위한 조색 시간도 많이 소요되어 신속하게 고객의 요구에 대응하지 못한 문제점도 있다. 이로 인해 나만의 독특한 디자인이나 이미지를 나타내는데 한계가 존재하였다. 따라서, 공정 개선 및 우수한 물성을 갖는 PMMA계 인조석의 제조방법의 보강이 절실히 요구되어 왔다.
또한, 최근 불연 건축재를 사용하기 위해서 석고보드, 규산칼슘보드, 마그네슘보드 등을 사용하고 있으나, 이 보드에 고객이 요구하는 다양한 무늬 및 색상을 부여하는 것이 용이하지 않았다. 이를 해결하기 위해 상기 건축재에 다양한 무늬가 부여된 난연시트를 합판하거나 도장 등을 하여 사용한다.
그러나, 결국 난연시트를 부착하면 불연 건축재가 되지 않아 화재시 인명피해 등의 문제가 발생하며, 도장시 다양한 무늬를 도출하는데 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 상기의 아크릴수지, 불포화 에스테르수지, 에폭시수지 또는 이들의 혼합물 수지의 건축재 및 석고, 규산칼슘, 마그네슘 등의 보드에 다양한 색상 및 패턴을 연출할 수 있는 평판 프린터기가 출시되었으며, 이를 이용할 수 있다. 이 평판 프린터기는 유리 및 보드에 인쇄를 하여 다양한 무늬를 연출할 수 있으나, 기계 가격이 고가이고 잉크 가격이 비싸 수요가 한정되는 실정이다.
또한, 평판인쇄는 표면에만 인쇄할 수 있기 때문에 제품의 표면이 닳거나, 기스 등의 손상이 생겼을 때 외관의 심미성이 떨어지고, 보수할 수 없는 단점이 있다.
한국등록특허 제10-1780678호는 승화전사 인쇄 기법을 이용한 건축 장식재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 한국등록특허 제10-040916호는 표면층에 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름층을 포함하는 바닥 장식재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라 승화 전사 인쇄기법 및 요철엠보가 있는 엠보판을 사용하여 열가압과 냉각을 통한 프레스기계를 이용하여 제조된 건축재는 표면에 열을 가하고 가압 및 냉각을 하기 때문에 제품 내부까지 잉크가 스며들 수 있고, 종전의 제조방법인 표면 샌딩 공정 및 폴리싱 공정을 거칠 필요가 없어, 생산공정이 단축되고, 표면물성이 강화되어 내마모성, 내약품성, 내오염성, 굴곡강도, 인장강도, 충격강도, 치수안정성 등이 우수하며, 표면 손상이 발생하였을 때 표면을 샌딩하는 것과 같은 방법으로 보수가 가능한 장점이 있다.
본 발명은 문양이 인쇄된 전사 필름을 준비하는 단계; 기재를 준비하는 단계; 상기 기재 위에 상기 전사 필름과 엠보판을 순서대로 위치시키는 단계; 가압 열처리하는 단계; 상기 엠보판을 제거하는 단계; 및 상기 전사 필름을 박리하는 단계를 포함하는 건축재의 제조방법으로서, 상기 기재는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 1 내지 3 중량부, 가교제 1 내지 3 중량부, 커플링제 1 내지 4 중량부, 반응조절제 0.2 내지 1 중량부, 충전제 100 내지 700 중량부, 경화제 0.3 내지 2 중량부 및 개시제 2 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가압 열처리하는 단계는 150 내지 200℃ 온도의 프레스기를 이용하여 10 내지 20분간 열간 가압을 하고 이어서 10 내지 20 분간 10℃ 내지 20℃의 온도까지 냉간 가압하는 것이다.
바람직하게는, 상기 문양이 인쇄된 전사 필름을 준비하는 단계는 폴리에틸렌테레프탈레이트필름 또는 종이필름 상에 디지털 인쇄기를 이용하여 문양을 인쇄하여 전사 필름을 제조하는 것이다.
바람직하게는, 상기 기재는 난연제를 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 기재는 고무계 내충격제를 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부 추가로 포함하고, 상기 고무계 내충격제는 부타디엔고무(BR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 아크릴로니트릴부타디엔고무(NBR)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.
바람직하게는, 상기 건축재는 내,외벽재 또는 천장 장식재이고 난연 혹은 불연 기능을 부여하여 화재에 안전한 건축재로 사용되는 것이다.
또한, 본 발명은 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 1 내지 3 중량부, 가교제 1 내지 3 중량부, 커플링제 1 내지 4 중량부, 반응조절제 0.2 내지 1 중량부, 충전제 100 내지 700 중량부, 경화제 0.3 내지 2 중량부 및 개시제 2 내지 5 중량부를 포함하는 기재; 상기 기재의 일면에 승화 전사 잉크가 인쇄되어 있고, 표면 요철을 갖는 인쇄층을 포함하는 건축재에 관한 것으로서, 상기 인쇄층은 상기 기재 위에 문양이 인쇄된 전사 필름과 엠보판을 순서대로 위치시킨 후 열간 가압하고 이어서 냉간 가압하여 제조된 것이다.
본 발명은 디지털 컴퓨터와 전열분사방식의 프린터 등을 이용하여 승화 전사 필름을 제조한 후 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지를 포함하는 기재(판) 상에 인쇄층을 형성함으로써 종래의 표면이 단순한 UPE(PMMA) 건축재와 달리 나만의 독특한 디자인, 특정 로고 등 특정 디자인이나 이미지를 신속 정확하게 공급할 수 있고 다양한 색상 및 패턴을 동시에 연출할 수 있으며 승화 잉크가 UPE(PMMA)를 포함하는 기재까지 침투되어 인쇄의 선명성 및 사실감, 입체감을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 제조 공정이 단순하여, 생산성 및 작업능률이 향상되고, 그로 인한 제조원가 절감으로 인하여 경쟁력이 우수한 건축재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건축재는 인테리어 기본물성인 외관 및 표면물성의 만족도를 확보하고 난연 및 불연성이 뛰어나 화재시 안전하고, 표면에 요철 효과를 내고 승화 잉크가 기재 내부까지 침투되어 입체감이 풍부한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건축재의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 건축재를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 건축재의 기재 내부에 잉크가 침투된 것을 나타내는 사진이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.
용어 "약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 건축재의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명은 승화전사 인쇄 기법 및 엠보싱 프레스를 이용한 건축재의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 문양이 인쇄된 전사 필름을 준비하는 단계(S1); 기재를 준비하는 단계(S2); 상기 기재 위에 상기 전사 필름과 엠보판을 순서대로 위치시키는 단계(S3); 가압 열처리하는 단계(S4); 상기 엠보판을 제거하는 단계(S5); 및 상기 전사 필름을 박리하는 단계(S6)를 포함할 수 있다. 각 단계에 대해서는 이하에서 구체적으로 검토한다.
먼저, 문양이 인쇄된 전사 필름을 준비하는 단계(S1)로, 구체적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 종이 필름 상에 인쇄 장치를 이용하여 문양을 인쇄하여 전사 필름을 제조하는 단계이다. 인쇄 장치는 디지털 인쇄기를 의미한다. 구체적으로 상기 단계는 디지털 컴퓨터에서 스캔, 그래픽 프로그램을 사용하여 원하는 문양을 설정하고 전열분사방식의 프린터와 승화전사 잉크를 이용하여 기재(필름)에 설정한 문양을 인쇄할 수 있다. 승화전사 잉크는 당해 기술분야에서 사용되는 모든 잉크를 포함할 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 "문양"은 문자, 숫자, 도형 등을 포함하는 광범위한 개념으로서, 장식재로 인쇄할 수 있는 모든 디자인을 의미한다. 본 발명에 따른 방법을 사용하는 경우 원하는 문양의 제한없이 설정이 가능하며, 로고, 모자이크 디자인뿐 아니라 소비자 맞춤형 문양, 패턴의 제작이 용이하다.
전사 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 종이 필름, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 보다 더 바람직하게는 전사용 내열성 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하는 것이 적합하나, 이에 한정되지 않으며 잉크 포집성이 우수한 당해 기술분야의 모든 필름을 사용할 수 있다. 특히, 전사용 내열성 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 다른 필름과 달리 인장강도 및 습마찰 안정성, 인쇄 후의 무늬부위 형태의 안정성 및 세선 표현이 가능하도록 잉크 포집성이 우수하므로 가장 적합하다.
또한, 전사 필름의 두께는 12 μm 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 12 내지 20 μm일 수 있다. 전사 필름의 두께는 사용되는 잉크의 특성에 따라 결정되나, 필름 두께가 얇을수록 가격이 저렴해 원가를 절감할 수 있다. 필름의 두께가 12 μm 미만의 경우에는 인쇄가 잘 되지 않거나, 승화 전사시 내열성이 낮아져 바람직하지 못하다. 또한, 필름의 두께가 20 μm 초과의 경우에는 원가 대비 얻어지는 효과의 차이가 미미하다.
다음으로, 기재를 준비하는 단계(S2)이다.
기재는 사용되는 장소, 용도, 기타 요구되는 물성에 따라서 소재, 두께 등이 변경될 수 있으며, 건축 장식재에서 충격 흡수, 흡음, 차음, 습기 방지, 난연 등의 기능을 부여할 수 있다. 기재의 두께는 최종 건축 장식재의 두께에 따라서 유동적이다.
본 발명에 따른 기재는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 1 내지 3 중량부, 가교제 1 내지 3 중량부, 커플링제 1 내지 4 중량부, 반응조절제 0.2 내지 1 중량부, 충전제 100 내지 700 중량부, 경화제 0.3 내지 2 중량부 및 개시제 2 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지는 폴리메틸메타크릴레이트와 메틸메타크릴레이트를 혼련 및 용해시킨 시럽 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 폴리메틸메타크릴레이트와 메틸메타크릴레이트는 1:1 내지 1:3의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 1:2의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 구체적으로 폴리메틸메타크릴레이트와 메틸메타크릴레이트를 50 내지 70℃의 반응 자켓(jacket)에서 100 내지 150분간 혼련 및 용해시켜 제조된 시럽을 사용할 수 있다.
기재에 포함되는 첨가제는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부 포함될 수 있다. 본 발명에서 첨가제는 반응 촉진 기능을 할 수 있는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어 수산화알루미늄, 황산바륨, 황산마그네슘, 탄산바륨, 탄산칼슘 및 수산화칼슘을 사용할 수 있고, 바람직하게는 수산화 칼슘(Ca(OH)2)을 사용할 수 있다.
기재에 포함되는 가교제는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부 포함될 수 있다. 가교제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어 EGDMA(EthlyeneGlycol Dimethacrylate) 또는 TMPTMA(TrimethylPropane Trimethylacrylate)를 사용할 수 있고, 바람직하게는 EGDMA(EthlyeneGlycol Dimethacrylate)를 사용할 수 있다.
기재에 포함되는 커플링제는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 4 중량부 포함될 수 있다. 커플링제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실란계 커플링제를 사용할 수 있다.
기재에 포함되는 반응조절제는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 1 중량부 포함될 수 있다. 반응조절제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 n-도데실 메르캅탄(N-DDM)을 사용할 수 있다.
기재에 포함되는 충전제는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 100 내지 700 중량부 포함될 수 있다. 충전제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어 Ca(OH)2, Al(OH)3 또는 CaCO3을 사용할 수 있고, 바람직하게는 Al(OH)3를 사용할 수 있다.
기재에 포함되는 경화제는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.3 내지 2 중량부 포함될 수 있다. 경화제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 t-부틸 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트(t-butyl peroxy 2-ethyl hexanoate)을 사용할 수 있다.
기재에 포함되는 개시제는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 개시제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 t-부틸 퍼옥시 말레산(t-butyl peroxy maleic acid)을 사용할 수 있다.
기재는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 1 내지 3 중량부, 가교제 1 내지 3 중량부, 커플링제 1 내지 4 중량부, 반응조절제 0.2 내지 1 중량부, 충전제 100 내지 700 중량부, 경화제 0.3 내지 2 중량부 및 개시제 2 내지 5 중량부를 포함하도록 혼합하여 제조되며, 예를 들어 본 발명에 따른 건축재가 내,외벽건축재로 사용되는 경우에는 빛투과성 PMMA 판상과 일반 PMMA 판상으로 구분될 수 있다. 빛투과성 PMMA 판상의 경우에는 충전제의 양을 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 100 내지 200 중량부 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적범위 내에서 상기 성분들 이외에 기능을 향상시키거나 추가 유용한 기능을 발휘하기 위하여 필요한 성분들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 소포제를 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.2 내지 1.2 중량부 추가로 포함할 수 있다. 소포제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비실리콘계 폴리아크릴 레이트 및 폴리머용액을 사용할 수 있다.
또한, 성형성 등을 향상시키기 위하여 고무계 내충격제를 포함할 수 있다. 고무계 내충격제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 고무 성분을 의미하며, 바람직하게는 부타디엔고무(BR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 아크릴로니트릴부타디엔고무(NBR)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 아크릴로니트릴부타디엔고무(NBR)일 수 있다.
고무계 내충격제는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부 포함될 수 있고, 바람직하게는 불포화 폴리에스테르 수지 재료와 고무계 내충격제의 중량비가 9:1이 되도록 포함될 수 있다. 다만, 고무계 내충격제는 재료 비용이 상대적으로 고가이고 다수 포함시 난연성을 불량하게 할 수 있으므로 포함여부 및 사용량을 신중하게 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 난연성을 향상시키기 위하여 난연제를 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부, 보다 바람직하게는 5 내지 50 중량부 포함할 수 있다. 난연제는 당해 기술 분야에서 사용가능한 모든 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 삼산화안티몬(SB2O3)을 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 일반 PMMA 판상의 경우에는 내외벽 건축재로 사용시 둥근 기둥이나 타원형 등의 모양으로 제작시 성형성이 우수해야 하고 모서리 등이 충격에 깨지지 않으며 난연성을 위하여 충전제의 양을 조절하고, 고무계 내충격제를 추가로 포함시키는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 기재 위에 상기 문양이 인쇄된 전사 필름과 엠보판을 순서대로 위치시키는 단계(S3)이다. 엠보판은 당해 기술 분야에서 사용되는 요철 엠보가 있는 모든 엠보판을 의미한다. 엠보판의 문양은 기재 표면에 원하는 일정 형태의 모양을 갖도록 선택될 수 있다. 엠보판을 이용하는 경우에는 기재의 표면 물성이 향상되고 종래 PMMA계 인조석의 제조공정에서 요구되던 표면 샌딩 공정 및 폴리싱 공정을 생략할 수 있어 공정을 보다 간단하게 할 수 있다.
다음으로, 가압 열처리하는 단계(S4)이다. 구체적으로 가압 열처리하는 단계는 150 내지 200℃ 온도의 프레스기를 이용하여 10 내지 20분간 열간 가압을 하고 이어서 10 내지 20 분간 10℃ 내지 20℃의 온도가 될 때까지 냉간 가압할 수 있다.
전사 필름을 가압 열처리하면 승화 잉크가 열 전사된다. 승화 잉크의 열 전사는 인쇄 품질을 좌우하는 중요한 단계로서, 프레스기의 압력과 온도 및 시간의 함수에 따라 제품의 품질이 좌우되므로, 즉 주어진 조건에 미치지 못하는 경우에는 승화 염료의 전이율이 떨어져 색상이 어두워지고 선명도가 저하되는 문제가 발생하므로, 이를 조절하는 것이 중요하다.
승화 잉크가 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지를 포함하는 기재에 열전사 되도록 가압 열처리하는 단계는 150℃ 내지 200℃, 바람직하게는 170℃ 내지 200℃의 프레스기를 이용하여 10 내지 20분간 열간 가압 처리하여 수행될 수 있다. 200℃를 초과하는 경우에는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지를 포함하는 기재가 변형되거나 파손되어 두께의 감소 등과 같이 건축재에 요구되는 물성을 충족하지 못하는 문제가 있으며, 고객의 요구에 따르는 다양한 도형, 특정로고, 독특한 캐릭터 등의 특정 디자인이나 이미지 등이 변형되어 보이는 문제가 있다.
열간 가압처리를 수행한 후 10분 내지 20분간 10℃ 내지 20℃가 될 때까지 냉간 가압처리를 수행할 수 있다.
열간 가압 및 냉간 가압시 가해지는 압력은 50 내지 70 ㎏/㎠일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지를 포함하는 기재의 경도 등을 고려하여 변할 수 있다.
다음으로, 상기 엠보판을 제거하는 단계(S5)를 진행하고, 마지막으로 상기 전사 필름을 박리하는 단계(S4)를 진행할 수 있다.
추가로, 상기 전사 필름을 박리하는 단계 이후에 열 수조와 냉각 수조에서 순차적으로 에이징할 수 있다. 에이징은 70℃ 내지 90℃의 열 수조에 5 내지 10분 정도 정치시키고, 이어서 20 내지 25℃(상온)의 냉각 수조에 5 내지 10분 정도 정치시키는 것을 의미한다. 열 수조의 온도는 70℃ 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 80℃ 이상일 수 있으나, 최대 90℃ 이하인 것이 바람직하다. 에이징 단계를 통하여 건축재의 변형을 방지하고 치수 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 제품 표면의 온도가 일정하게 유지되어 재단시 재단면을 깨끗하게 유지할 수 있다. 열 수조와 냉각 수조에서 순차적으로 에이징하는 이유는 열간 가압 및 냉간 가압 과정에서 발생된 응력을 모두 제거하고, 제품이 안정적인 화학 분자 구조를 갖도록 하기 위함이다. 아크릴 수지의 Tg(유리전이온도) 이상의 온도에서 응력을 제거한 후 상온 상태, 예를 들어 20 내지 25℃의 온도에서 제품이 안정적인 구조를 유지할 수 있도록 하여 제품의 치수 변형을 막고, 기타 건축 장식재에 요구되는 물성을 충족할 수 있다.
이와 같이 제조된 건축재는 일정 크기의 규격대로 유압프레스를 이용하여 나이프 금형 등의 장치로 재단한 후 포장 및 출하된다.
또한, 본 발명은 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 1 내지 3 중량부, 가교제 1 내지 3 중량부, 커플링제 1 내지 4 중량부, 반응조절제 0.2 내지 1 중량부 및 충전제 100 내지 700 중량부, 경화제 0.3 내지 2 중량부 및 개시제 2 내지 5 중량부를 포함하는 기재; 상기 기재 상에 승화 전사 잉크가 인쇄되어 있는 인쇄층을 포함하는 건축재에 관한 것이고, 여기에서 인쇄층은 상기 기재 상에 문양이 인쇄된 전사 필름을 적층시키고 열간 가압하고 이어서 냉간 가압하여 제조된다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 건축재를 나타내는 모식도로서, 기재(21)에 승화 전사 잉크(22)가 인쇄되고 표면 요철 엠보(23)가 형성된 것을 나타낸다. 또한, 도 3은 본 발명에 따라 제조된 건축재에 승화 전사 잉크가 내부까지 충분히 침투된 것을 나타내는 사진이다.
제조된 건축재의 두께는 소비자의 요구 및 용도에 따라 유동적이나, 일반적으로 5 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 10 mm 내지 15 mm일 수 있다.
본 발명에 따른 건축재는 내,외벽재 또는 천장 장식재이고 난연 혹은 불연 기능을 부여하여 화재에 안전한 건축재로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 승화 전사 인쇄기법 및 요철엠보가 있는 엠보판을 이용하여 제조된 건축재는 표면에 열을 가하고 가압 및 냉각을 하기 때문에 제품 내부까지 잉크가 침투할 수 있다. 본 발명은 요철 엠보판을 사용함으로써 종래 PMMA계 인조석 제조시 요구되던 표면 샌딩 공정 및 폴리싱 공정이 필요없어, 생산공정이 단축되고, 강화된 표면 물성을 갖는 건축재를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 내마모성, 내약품성, 내오염성, 굴곡강도, 인장강도, 충격강도, 치수안정성 등이 우수하며, 표면 손상이 발생하였을 때 표면을 샌딩 처리하는 것과 같이 간단한 보수가 가능한 장점이 있다. 본 발명에 따른 건축재는 종래 기술로 제조된 건축재보다 인쇄의 선명성, 사실감 및 요철 효과의 입체감을 극대화할 수 있으면서도 표면물성이 강화된 건축재를 간단한 공정으로 제조될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 장에 있어서 자명할 것이다.
실시예 1의 제조
19㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 인쇄 장치 (SC-F7100 / 제조사:엡손)와 승화전사 잉크(이태리 키안(kiian)사의 수성 승화 잉크)를 이용하여 문양을 인쇄하여 전사필름을 제조하였다.
MMA(2kg)과 PMMA(100kg)을 약 60℃의 온도의 반응 자켓에서 약 120분간 혼련 및 용해시켜 시럽을 제조하고 이 시럽 100 중량부를 기준으로 첨가제 Ca(OH)2를 2 중량부, 가교제 EGDMA를 2 중량부, 커플링제 실란계 커플링제를 3중량부, 경화제 t-부틸 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트를 1 중량부, 반응조절제 n-도데실 메르캅탄을 0.5 중량부, 충전제 Al(OH)3를 400 중량부, 개시제 t-부틸 퍼옥시 말레산를 3 중량부 및 안료 0.5 중량부를 혼합하여 판상의 기재를 제조하였다. 제조된 기재의 두께는 12 mm이다.
이어서 기재 위에 전사 필름과 요철 엠보가 있는 엠보판을 순서대로 위치시키고 프레스기를 60㎏/㎠ 압력으로 190℃의 온도로 20분간 열간 가압하고, 이어서 20℃ 의 온도로 15분간, 60㎏/㎠ 압력으로 냉간 가압하였다. 이후 엠보판과 전사 필름을 순서대로 제거하여 건축재를 완성하였다.
비교예 1 및 2의 제조
비교예 1은 열간가압시 온도를 130℃로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 재료 및 방법에 따라 제조하였으며, 비교예 2는 열간가압시 온도를 210℃로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 재료 및 방법에 따라 제조하였다.
비교예 3의 제조
요철 엠보가 있는 엠보판을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 재료 및 방법에 따라 제조하였다.
실험예 1 : 건축재의 물성 비교
상이한 제조공정으로 제조된 건축재의 외관상태, 승화성, 치수 안정성 및 아이죠드 충격강도를 비교하였다. 아이죠드(Izod) 충격강도는 ASTM D-256시험규격을 기준으로 평가하였으며, 이를 제외한 물성은 KS M 3802 (PVC(비닐)계 바닥재) 시험 규격을 기준으로 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
외관상태 인쇄선명도 승화성(전이율) 치수안정성 아이죠드충격강도(j/m)
실시예 1 양호 양호 95% 이상 0.03% 수축 12
비교예 1 치수변형 다소 떨어짐 70% 이하 0.12% 수축 7
비교예 2 무늬늘어남 인쇄 변형 95% 이상 0.07% 수축 10
비교예 3 양호 양호 95% 이상 0.04% 수축 14
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 건축재(실시예1)는 비교예 1 및 2보다 외관상태, 인쇄 선명도, 승화성, 치수안정성, 아이죠드 충격강도의 모든 측면에서 우수한 효과를 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 본원발명에 따라 제조된 건축재는 표면 엠보를 형성하지 않은 경우보다 아이죠드 충격강도가 양호한 것을 알 수 있다.
실시예 2 내지 3의 제조
판상의 기재를 제조시 시럽 100 중량부에 대하여 NBR을 각각 15 중량부 및 30 중량부 추가로 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 재료 및 방법에 따라 실시예 2 및 실시예 3을 제조하였다.
실험예 2 : 건축재의 물성 비교
고무계 내충격제를 포함함으로써 얻을 수 있는 효과를 확인하기 위하여 실험을 진행하였다. 아이죠드(Izod) 충격강도는 ASTM D-256 시험 규격을 기준으로, 굴곡강도는 ASTM D-790 시험 규격을 기준으로, 난연성은 건축물 난연 성능 기준 KSF ISO 5600-1을 기준으로 평가하였다.
구분 성형성(90휨정도) 굴곡강도(Mpa) 아이죠드충격강도(j/m) 난연성능(총열방출량)(Mj/m2)
실시예 1 파손 66 12 7
실시예 2 양호 72 16 8
실시예 3 양호 76 18 9
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1은 성형성(90휨 정도) 특성이 상대적으로 불량하여 내외벽 건축재의 라운드 및 타원형 부분에는 사용할 수 없었다. 반면에, 고무계 내충격제를 포함하는 실시예 2 내지 3은 성형성, 굴곡강도 및 아이죠드 충격강도가 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 3 : 첨가제 및 경화제의 양에 따른 건축재 특성 확인
첨가제와 경화제의 양을 본 발명과 상이하게 포함하는 경우에 제조되는 건축재의 특성을 확인하였다. 첨가제 Ca(OH)2를 10 중량부 및 경화제 t-부틸 퍼옥시 2-에틸 헥사노에이트를 5 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 재료 및 방법에 따라 비교예 4를 제조하였다.
제조된 비교예 4는 반응이 너무 빨리 일어나 인쇄 및 요철 표면을 형성하는데 부적합하였으며, 특히 굳어진 판상의 색상 변화가 일어나서 사용할 수 없었다. 이를 통하여, 본 발명에 따른 첨가제와 경화제의 양의 조절이 중요한 것을 알 수 있으며, 본 발명에 따른 건축제가 첨가제와 경화제를 포함하여 다양한 성분들의 최적의 조합으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 승화전사 인쇄 기법 및 엠보싱 프레스를 이용하여 제조된 건축재 및 그의 제조 방법에 대해 구체적인 실시예로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 구조를 채택할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

Claims (7)

  1. 문양이 인쇄된 전사 필름을 준비하는 단계;
    기재를 준비하는 단계;
    상기 기재 위에 상기 전사 필름과 엠보판을 순서대로 위치시키는 단계;
    가압 열처리하는 단계;
    상기 엠보판을 제거하는 단계; 및
    상기 전사 필름을 박리하는 단계를 포함하는 건축재의 제조방법으로서,
    상기 기재는 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 1 내지 3 중량부, 가교제 1 내지 3 중량부, 커플링제 1 내지 4 중량부, 반응조절제 0.2 내지 1 중량부, 충전제 100 내지 700 중량부, 경화제 0.3 내지 2 중량부 및 개시제 2 내지 5 중량부를 포함하는 것인, 건축재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 열처리하는 단계는 150 내지 200℃ 온도의 프레스기를 이용하여 10 내지 20분간 열간 가압을 하고 이어서 10 내지 20 분간 10℃ 내지 20℃의 온도까지 냉간 가압하는 것인, 건축재의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 문양이 인쇄된 전사 필름을 준비하는 단계는 폴리에틸렌테레프탈레이트필름 또는 종이필름 상에 디지털 인쇄기를 이용하여 문양을 인쇄하여 전사 필름을 제조하는 것인, 건축재의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기재는 난연제를 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부 추가로 포함하는, 건축재의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기재는 고무계 내충격제를 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부 추가로 포함하고,
    상기 고무계 내충격제는 부타디엔고무(BR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 및 아크릴로니트릴부타디엔고무(NBR)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 건축재의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서
    상기 건축재는 내,외벽재 또는 천장 장식재이고 난연 혹은 불연 기능을 부여하여 화재에 안전한 건축재로 사용되는 것인, 건축재의 제조방법.
  7. 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하는 불포화 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 1 내지 3 중량부, 가교제 1 내지 3 중량부, 커플링제 1 내지 4 중량부, 반응조절제 0.2 내지 1 중량부, 충전제 100 내지 700 중량부, 경화제 0.3 내지 2 중량부 및 개시제 2 내지 5 중량부를 포함하는 기재;
    상기 기재의 일면에 승화 전사 잉크가 인쇄되어 있고, 표면 요철을 갖는 인쇄층을 포함하는 건축재로서,
    상기 인쇄층은 상기 기재 위에 문양이 인쇄된 전사 필름과 엠보판을 순서대로 위치시킨 후 열간 가압하고 이어서 냉간 가압하여 제조된 것인, 건축재.
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